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再入湍流尾迹及其对雷达散射的影响研究

力学学报 1999年第4期31卷 434-441页

作者：牛家玉于明中国科学院研究所北京100080

就高超声速再入体尾迹等离体场而言，为进行其亚密湍流雷达散射截面的理论分析，提出了计算湍流尾迹脉动等离子体场强的理论模型及求解方法，即在研究高超声速尾迹流动特征的基础上，推导，使用包括化学组份浓度脉动强度的ｋ－ε－ｇ湍... 详细信息

就高超声速再入体尾迹等离体场而言，为进行其亚密湍流雷达散射截面的理论分析，提出了计算湍流尾迹脉动等离子体场强的理论模型及求解方法，即在研究高超声速尾迹流动特征的基础上，推导，使用包括化学组份浓度脉动强度的ｋ－ε－ｇ湍流模型，用以封闭高超声速粘性尾迹湍流运动时均控制方程组，并用全隐式有限差分法求解，算例小钝锥体的飞行条件为零攻角，Ｍ∞＝２１．３，Ｒｅ∞Ｄ＝１．３３×１０＾６，Ｍ∞＝２０．５。

关键词：高超声速再入体湍流尾迹雷达散射截面

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运动潜体湍流尾迹的SAR遥感仿真研究

海军工程大学学报 2009年第2期21卷 59-65页

作者：徐世昌范植松海军潜艇学院科研部山东青岛266071 中国海洋大学海洋环境学院山东青岛266003

采用点源法获得密度层化海洋中运动潜体产生的速度场,使用计入海洋内部湍流对海表面毛细重力波作用的SAR遥感全谱模式,利用考虑内波混合的湍流k-ε模式,并且使用Nasmyth海洋普适谱,建立了运动潜体湍流尾迹的SAR遥感仿真模型。利用该仿... 详细信息

采用点源法获得密度层化海洋中运动潜体产生的速度场,使用计入海洋内部湍流对海表面毛细重力波作用的SAR遥感全谱模式,利用考虑内波混合的湍流k-ε模式,并且使用Nasmyth海洋普适谱,建立了运动潜体湍流尾迹的SAR遥感仿真模型。利用该仿真模型对Rankine卵形体的湍流尾迹进行了仿真分析,获得令人满意的结果。

关键词：遥感仿真潜体湍流尾迹内波

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半球阵列式涡流发生器湍流尾迹流动特性研究

机械设计与制造 2022年第6期376卷 193-198页

作者：蒋时泽张锁龙柳林费洋常州大学机械工程学院江苏常州213164 江苏省绿色过程装备重点实验室江苏常州213164

利用DDES延迟分离涡模拟研究了半球状的涡流发生器尾迹区域的流动特性,包括了速度场以及涡量场,研究发现尾迹区域的速度场,涡量场呈现出不同的发展趋势,速度场在初始角度尾流开始分离,随着角度的增加,由流动分离再趋向于整体,尾迹区域... 详细信息

利用DDES延迟分离涡模拟研究了半球状的涡流发生器尾迹区域的流动特性,包括了速度场以及涡量场,研究发现尾迹区域的速度场,涡量场呈现出不同的发展趋势,速度场在初始角度尾流开始分离,随着角度的增加,由流动分离再趋向于整体,尾迹区域的宽度与长度的变化经历了加速下降区,相对缓慢加速区,以及平缓过渡区三区域,涡量场整体趋向于分离状态,随着角度增加脱落的漩涡越来越大,涡量保持区的长度变长。涡量场与速度场在总体上呈现出不同的流体动力特征。

关键词：湍流尾迹旋涡脱落湍流耗散涡流发生器

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潜航体湍流尾迹特征及尾流热特性数值研究

潜航体湍流尾迹特征及尾流热特性数值研究

作者：邵武大连海事大学

学位级别：硕士

太阳光的照射会导致海面温度高于下层海水,温度差异使得海水密度发生变化,且伴随着各种化学盐的溶解,导致海洋中下层流体的密度呈现出较大差别,并在一定深度范围内形成温度和密度的跃层。当潜艇在这些跃层中航行时,其体积效应和尾流效... 详细信息

太阳光的照射会导致海面温度高于下层海水,温度差异使得海水密度发生变化,且伴随着各种化学盐的溶解,导致海洋中下层流体的密度呈现出较大差别,并在一定深度范围内形成温度和密度的跃层。当潜艇在这些跃层中航行时,其体积效应和尾流效应会对这些流场产生干扰,极大可能会激发出海洋内波,这种特殊物理性质的流场就会暴露其行踪。除此以外,潜艇在水下航行时,需要大量海水来冷却推进装置,这些高温海水会及时向海洋中排放,且潜艇在改变自身内部压力进行浮态调整时也需要进行海水排放,从而引起周围甚至水面流场温度的升高,并随着潜艇的航行,在其路径上保留一定时间。通过分析水下和水面的温度变化,理论上就可以捕捉到潜艇的位置信息,进行军事打击。本文针对潜航体在温度分层流和密度分层流中航行时的特殊水动力学问题,采用CFD方法研究其湍流尾迹特征和尾流热特性。首先以标准模型SUBOFF为研究对象,联合RANS湍流模型实现其自推进式仿真方法,通过拟合潜航体的阻力曲线与螺旋桨的推力曲线,以实现不同航速下的自航,为后续对均匀和分层海洋模式下潜航体的真实运动进行仿真提供了可行性研究基础。结果表明,螺旋桨的运动会导致推力减额现象的产生,其会引起潜航体前后压差的变化,导致潜航体阻力的增加;然后,论文将此运动方式运用到均匀流场下的数值仿真研究。其中,论文联合VOF方法来捕捉自由水面,利用DDES湍流求解方法来研究潜航体不同航速和潜深状态下尾流场的变化规律,并在几何模型尾端添加热排放出口以实现冷却水的释放过程。研究发现航速、潜深和热排放等因素均会对潜航体水动力尾迹特征和热尾流特性产生较大影响;其次,本文通过我国各大海洋环境的实测数据,结合前人对海洋分层模式的阐述,制定了三种不同的海洋密度分层模式——密度强分层流场、密度连续分层流场和密度混合分层流场,数值仿真中通过温度的垂向分布来实现密度分布;最后,论文通过对不同流场中潜航体近水面运动进行数值仿真研究,发现其尾流场中水动力特征和尾流热特性具有较大差异。研究表明:(1)潜航体航速和螺旋桨转速的增加会导致尾流涡量增大,即航速越大,相同距离处的尾流涡量强度也随之变大,水面的波高和波长均与速度正相关;近水面航行时,航速越低,热尾流反而会更快地浮升至水面,但是航速越快,热排放下的尾流温度降低更快。(2)潜深与自由液面波高负相关,即潜深越大,自由液面波高随之变小,潜深越小,自由液面波高随之变大;波长与潜深没有太大的联系,即不论潜深为何值,在同一航速下,仿真捕捉得到的水面兴波波长几乎为固定值;研究中只有在潜航体潜深为10m时,水面才会出现约0.03K温差的热尾流现象,当潜深增加至20m及30m时,水面便无法捕捉到此类热尾流现象。(3)海洋分层模式对尾流场的部分物理特性均有一定影响。强分层流场和混合分层流场中由于其密度变化速度较大,会对尾流场的湍流结构产生较大影响,从而导致尾流场较混乱,这对于潜航体的军事作战能力来说是有利的;在航速为15kn,潜深为10m时,均匀流场、强分层流场和混合分层流场的水面都会出现温差较大的热尾流,而连续分层流场中由于螺旋桨和艇体将下层低温海水搅动至上层水面,则会出现与前者相反的冷尾迹现象。

关键词：自推进航行分层流场尾流内波湍流尾迹热尾流

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超音速再入体远场湍流尾迹电子密度计算

北京理工大学学报 1999年第S1期19卷 115-119页

作者：刘青云安冬梅张平北京理工大学机电工程学院北京100081 北京机械工业学院北京100085

目的　计算超音速再入体尾迹的雷达散射截面，并获得尾迹的自由电子数密度等参数的分布；方法　运用边界层理论求解轴对称等压湍流尾迹流动，根据Ｐｒａｎｄｔｌ的湍流切应力的混合长度理论获得速度分布，用Ｃｒｏｏｃｏ方法获得温度... 详细信息

目的　计算超音速再入体尾迹的雷达散射截面，并获得尾迹的自由电子数密度等参数的分布；方法　运用边界层理论求解轴对称等压湍流尾迹流动，根据Ｐｒａｎｄｔｌ的湍流切应力的混合长度理论获得速度分布，用Ｃｒｏｏｃｏ方法获得温度分布，根据Ｌｙｋｏｕｄｉｓ的远场尾迹理论计算了轴心参数分布，进一步计算自由电子数密度、尾迹长度等尾迹参数；结果与结论　用本方法计算的自由电子密度所求得的尾迹雷达散射截面比二维结果有较大改进；

关键词：湍流尾迹超音速再入体电子密度

用椭圆型、抛物型两种方法计算平面叶栅湍流尾迹

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空气动力学学报 1988年第2期 261-266页

作者：席光王尚锦西安交通大学

本文用连续方程、稳定不可压缩椭圆型和抛物型时均N-S方程及K-ε双方程湍流模型计算了平面叶栅湍流尾迹。计算表明,上述两种方法都能得到较好的数值结果,但抛物方法可节省大量计算时间和内存空间。

关键词：平面叶栅湍流尾迹椭圆型方程抛物型方程

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翼型近尾迹流中大尺度涡结构的理论模型

航空动力学报 2005年第1期20卷 18-21页

作者：龙锴陆利蓬北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083

根据流动稳定性理论相干结构的相关理论 ,提出了一种二维波模型来描述翼型近尾迹流动中的大尺度涡结构 ,通过采用对近尾迹流动区域分区处理的方法计算了近尾迹区域的大尺度涡结构。计算所得的流线图 ,涡量分布以及雷诺应力分布具有与实... 详细信息

根据流动稳定性理论相干结构的相关理论 ,提出了一种二维波模型来描述翼型近尾迹流动中的大尺度涡结构 ,通过采用对近尾迹流动区域分区处理的方法计算了近尾迹区域的大尺度涡结构。计算所得的流线图 ,涡量分布以及雷诺应力分布具有与实验结果相似的分布规律。

关键词：航空、航天推进系统翼型湍流尾迹涡结构二维波

密度分层流体中不同长径比拖曳潜体激发内波特性实验

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科学通报 2012年第8期57卷 606-617页

作者：王进尤云祥胡天群朱敏慧王小青魏岗上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 中国科学院电子学研究所微波成像技术国家重点实验室北京100080 解放军理工大学理学院南京211101

在具有连续密度跃层的分层流体中,针对3种不同长径比拖曳潜体激发内波的运动学与动力学特性进行了系列实验.从拖曳潜体产生扰动密度场的动态时间序列测量结果入手,表明体积效应激发内波属于一种相对于拖曳潜体定常的多模态Lee波结构,而... 详细信息

在具有连续密度跃层的分层流体中,针对3种不同长径比拖曳潜体激发内波的运动学与动力学特性进行了系列实验.从拖曳潜体产生扰动密度场的动态时间序列测量结果入手,表明体积效应激发内波属于一种相对于拖曳潜体定常的多模态Lee波结构,而尾迹效应激发主控内波为相对于拖曳潜体非定常的拟Lee波结构,这是一类由湍流尾迹中大尺度相干结构作为移动源激发的内波结构.研究表明,在Lee波与拟Lee波之间存在一个与长径比近似为线性关系的临界转捩Froude数Frc,而且转捩后拟Lee波相关速度相应Froude数近似为一个常数0.8.研究进一步表明,存在一个与长径比近似为线性关系的Froude数Frp,当FrFrc时,拟Lee波为主控内波,无因次内波峰-峰幅值随Fr增大近似线性增大,而且长径比的影响可以忽略,其中Fr为拖曳潜体特征直径Froude数.

关键词：分层流体拖曳潜体 Lee波拟Lee波湍流尾迹

潜航体激发类开尔文内波的垂向数值纹影实验研究

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舰船科学技术 2017年第11期39卷 117-122,131页

作者：杨圣言蒋小勤周文进方频捷王建中海军工程大学理学院湖北武汉430033

运用垂向数值纹影实验技术(NSS_V),研究了潜航体模型在线性分层流体中激发内波的形态特征,测量了类开尔文V形内波的张角、航行方向内波波长λ_x与内弗罗德数(Fr=U/DN)之间的关系。实验表明:V型内波张角随着弗罗德数增大而减小,在Fr=1附... 详细信息

运用垂向数值纹影实验技术(NSS_V),研究了潜航体模型在线性分层流体中激发内波的形态特征,测量了类开尔文V形内波的张角、航行方向内波波长λ_x与内弗罗德数(Fr=U/DN)之间的关系。实验表明:V型内波张角随着弗罗德数增大而减小,在Fr=1附近出现一个异常缓变平台;波峰线相关波长λ_x与弗罗德数呈线性关系:λ_x=8.57Fr+1.74。对比实验表明潜航体的指挥塔对三维内波流场影响主要表现为其体积效应及角区的湍流尾迹效应。

关键词：数值纹影潜航体分层流内波湍流尾迹